发布时间 : 星期三 文章大学化学A实验讲义（2009年）更新完毕开始阅读334c950e763231126edb118d
开始时Na2S2O3的浓度，只是差一个负号。在本实验中，每份混合液中Na2S2O3的起始浓度都是相同的，因而，Δc(S2O32－)也是不变的。这样，只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间(Δt)，就可以求算一定温度下的平均反应速率：
?c(S2O82?)?c(S2O32?)c(S2O32?) ??? (5) ????t2?t2?t从不同浓度下测得的反应速率，即能计算出该反应的反应级数m和n。 又可从下式求得一定温度下的反应速率常数： ????c(S2O82?)?tc(S2O)c(I)2?m8?n?c(S2O32?)2?tc(S2O)c(I)2?m8?n (6)
根据实验事实，阿累尼乌斯提出了反应速率常数k与反应温度T之间的经验关系式，即阿累尼乌斯方程式(指数式)：
k＝Ae-Ea/RT (7) 两边取常用对数， lg???Ea2.303RT?lgA (8)
式中Ea称为阿累尼乌斯实验活化能，R为气体常数，A为实验测得常数。测出不同温度时的k值，以lgk对1/T作图得一条直线，其斜率(J)：
J??Ea (9)
2.303R求得反应的活化能为：
Ea??2.303RJ (10) 三、 仪器和药品
仪器：烧杯(50mL，洁净) 秒表 温度计(0?100℃)
药品：(NH4)2S2O8、KI、(NH4)2SO4、KNO3溶液浓度均为0.2mol/L Na2S2O3 (0.01mol/L) 淀粉(0.2%) Cu(NO3)3 (0.02mol/L) 四、
实验内容
1. 浓度对反应速率的影响，求反应级数
在室温下，用3个量筒分别量取20mL0.2mol/L KI溶液、8.0mL 0.010mol?L?1 Na2S2O3溶液和4.0mL 0.2%淀粉溶液，都倒入50mL烧杯中，混合均匀、再用另
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一量筒量取20mL0.2mol/L (NH4)2S2O8溶液，迅速倒入烧杯中，同时按动秒表，不断搅拌，仔细观察，当溶液刚出现蓝色时，立即停止计时，将反应时间和室温记入表1中。
用上述方法参照表1的用量进行2?5号实验，为了使每次实验中溶液的离子强度和总体积保持不变，所减少的KI或(NH4)2S2O8的用量可分别用0.2mol/L KNO3或0.2mol/L (NH4)2SO4来调整。
表1 浓度对反应速率的影响 室温 试 验 编 号 0.2mol/L (NH4)2S2O8 0.2mol/L KI 试剂用量/mL 0.01mol/L Na2S2O3 0.2%淀粉 0.2mol/L KNO3 0.2mol/L (NH4)2SO4 52mL混合液中反应物的起始浓度 (mol/L) (NH4)2S2O8 KI Na2S2O3 反应时间?t/s S2O82的浓度变化Δc(S2O82) －－1 20 20 8 4 2 10 20 8 4 10 3 5 20 8 4 15 4 20 10 8 4 10 5 20 5 8 4 15 反应速率k
2. 温度对反应速率的影响，求活化能
按表1试验1中的用量，在50mL洁净的小烧杯中加入KI、Na2S2O3溶液和淀粉溶液，在另一小烧杯中加入(NH4)2S2O8溶液，同时放入冰水中冷却，待两种试液均冷却到低于室温10℃时，将(NH4)2S2O8迅速倒入KI等混合溶液中，同时计时并不断搅拌，当溶液变蓝时，记录反应时间。
利用热水浴在高于室温10℃的条件下，重复上述实验，记录反应时间。
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表2 温度对反应速率的影响 反应温度/K 反应时间?t/s 经计算反应速率 反应速率常数 lgk 1/T 反应活化能Ea 3. 催化剂对反应速率的影响
按表1试验1中的用量，在50mL洁净的小烧杯中加入KI、Na2S2O3溶液和淀粉溶液，加入1滴、2滴0.02mol/L Cu(NO3)2，将(NH4)2S2O8迅速倒入KI等混合溶液中，同时计时并不断搅拌，当溶液变蓝时，记录反应时间，填入表3中。
表3催化剂对反应速率的影响 实验编号 8 9 0.02mol/L Cu(NO3)2 反应时间/s 1 6 7 五、 数据处理和讨论
1. 反应级数和反应速率常数的求算
把表1中试验1号和3号的结果代入下式：
mnc(I?)1?1kc(S2O82?)1?c(S2O82?)2?m?n ??? ??kc{S2O8)c(I) 2?m?n?t?3kc(S2O8)3c(I)32?m?n?nkc(SO)1 ?281由于 c(I)1?c(I)3 所以 ?m?3kc(S2O82?)3?1,?2,c(S2O82?)1和c(S2O82?)3都是已知的，就可以求出m。用同样的方法
2?m?nkc(SO)c(I)1 ?2811把表1中试验1号和5号的结果代入，可得： ?mn?5kc(S2O82?)5c(I?)5?nm2?m由于 c(S2O82?)1?c(S2O8)5 所以 ?1?c(I)1 ?n?5c(I)5由上式可求出n。再由m和n得到反应的总级数。 数据处理得：m＝ ；n＝
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将求得的m和n代入??kc{S2O82?)mc(I?)n，即可求得反应速率常数?，将计算所得k值填入表2。 2. 反应活化能的求算
用表2中的结果，以lgk为纵坐标，1/T为横坐标作图，得到一条直线，此直线的斜率为J??Ea， 由此可以求出此反应的活化能Ea。
2.303R3. 结果与讨论
总结前三部分的实验结果，说明浓度、温度和催化剂如何影响反应速率。 六、 指导与思考
1. 两人为一组进行实验。两人必须分工明确，密切配合，做到溶液量准，混合迅速，不断搅拌，看准现象，准确计时。
2. 在温度对反应速率影响实验中，最好在35℃以下(温度过高，会使溶液蒸发加快，反应不准，特别是影响活化能的测定)选择三个试验温度(包括室温)，并使三个温度间隔7?10℃，注意恒温控制。(NH4)2S2O8溶液与其余混合溶液在同温度下混合，反应开始时，要将反应烧杯仍置于水浴中，并控制溶液从混合到变蓝?T?1K。
3. 该实验成败的关键之一是试剂的使用，试剂的瓶塞不能盖错，否则会导致溶液浓度不准确。
4. 根据反应方程式，是否能确定反应级数? 为什么? 试用本实验的结果加以说明。
5. 若不用S2O82－，而用I－或I3－的浓度变化来表示反应速率，则反应速率常数k是否一样?
6. 实验中为什么可以由反应溶液出现蓝色的时间长短来计算反应速率? 反应溶液出现蓝色后，反应是否就终止了? 7. 下列操作情况对实验结果有何影响? (1) 取用三种试剂的量筒没有分开专用； (2) 先加入(NH4)2S2O8溶液，最后加入KI溶液； (3) 慢慢加入(NH4)2S2O8溶液。
8. 本实验Na2S2O3的用量过多或过少，对实验结果有何影响?
9. 活化能文献数据Ea＝51.8kJ/mol。将实验值与文献值作比较，分析产生误差的原因。
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